1、精選優質文檔-傾情為你奉上黑龍江科技大學綜合性、設計性實踐報告實踐項目名稱單相半波可控整流電路所屬課程名稱礦山電力系統及其自動裝置實 踐 日 期2013年11月9日星期六班 級電氣工程2013級專碩學 號姓 名楊金龍成 績電氣與控制工程學院實踐基地實踐概述：【實踐目的及要求】實踐目的：1 熟悉強電實驗的操作規程；2進一步了解晶閘管的工作原理；3掌握單相半波可控整流電路的工作原理并且了解不同負載下單相半波可控整流電路的工作情況。實踐要求：1. 單相半波整流電路帶電阻性負載時特性的測定。2. 單相半波整流電路帶電阻電感性負載時，續流二極管作用的觀察【實踐原理】1、晶閘管的工作原理晶閘管的雙晶體管模

2、型和內部結構如下：晶閘管在正常工作時，承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通。當承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數值一下。2.單相半波可控整流電路（電阻性負載）2.1電路結構若用晶閘管T替代單相半波整流電路中的二極管D，就可以得到單相半波可控整流電路的主電路，如圖1-1 電路圖所示。設圖中變壓器副邊電壓u2為50HZ正弦波，負載 RL為電阻性負載。圖 1 單相半波可控整流電路(純電阻負載)的電路原理圖2.2 工作原理： （1）在電源電壓正半波（0區間），晶閘管承受

3、正向電壓，脈沖uG在t=處觸發晶閘管，晶閘管開始導通，形成負載電流id,負載上有輸出電壓和電流。 （2）在t=時刻，u2=0，電源電壓自然過零，晶閘管電流小于維持電流而關斷，負載電流為零。 （3）在電源電壓負半波（2區間），晶閘管承受反向電壓而處于關斷狀態，負載上沒有輸出電壓，負載電流為零。 （4）直到電源電壓u2的下一周期的正半波，脈沖uG在t=2+處又觸發晶閘管，晶閘管再次被觸發導通，輸出電壓和電流又加在負載上，如此不斷重復。2.3基本數量關系a.直流輸出電壓平均值b.輸出電流平均值c.負載電壓有效值d.負載電流有效值e.晶閘管電流平均值3.單相半波可控整流電路（阻感性負載）3.1電路結構

4、圖2 單相半波可控整流電路（阻感性負載）電路原理圖波形圖3.2 工作原理在t=0期間：晶閘管陽-陰極間的電壓uAK大于零，此時沒有觸發信號，晶閘管處于正向關斷狀態，輸出電壓、電流都等于零。在t=時刻，門極加觸發信號，晶閘管觸發導通，電源電壓u2加到負載上，輸出電壓ud= u2 。由于電感的存在，負載電流id只能從零按指數規律逐漸上升。在t=t1t2期間：輸出電流id 從零增至最大值。在id的增長過程中，電感產生的感應電勢力圖限制電流增大，電源提供的能量一部分供給負載電阻，一部分為電感的儲能。 在t=t2t3期間：負載電流從最大值開始下降，電感電壓改變方向，電感釋放能量，企圖維持電流不變。在t=

5、時，交流電壓u2過零，由于感應電壓的存在，晶閘管陽極、陰極間的電壓uAK仍大于零，晶閘管繼續導通，此時電感儲存的磁能一部分釋放變成電阻的熱能，另一部分磁能變成電能送回電網，電感的儲能全部釋放完后，晶閘管在u2 反壓作用下而截止。直到下一個周期的正半周，即t=2+時，晶閘管再次被觸發導通，如此循環不已。4.單相半波可控整流電路（感性負載加續流二極管）4.1電路結構圖3 單相半波可控整流電路（阻感性負載激加續流二極管）的電路原理圖 4.2 工作原理在電源電壓正半波（0），晶閘管受正向電壓。在t=處觸發晶閘管，使其導通，形成負載電流id，負載上有輸出電壓和電流，此間續流二極管VD承受反向陽極電壓而關

6、斷。在電源電壓負半波，電感感應電壓使續流二極管VD導通續流，此時電壓u2 0， u2通過續流二極管VD使晶閘管承受反向電壓而關斷，負載兩端的輸出電壓為續流二極管的管壓降，如果電感足夠大，續流二極管一直導通到下一周期晶閘管導通，使id連續，且id波形近似為一條直線。以上分析可看出，電感性負載加續流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負載波形相同，續流二極管可起到提高輸出電壓的作用。在大電感負載時負載電流波形連續且近似一條直線，流過晶閘管的電流波形和流過續流二極管的電流波形是矩形波。對于電感性負載加續流二極管的單相半波可控整流器移相范圍與單相半波可控整流器電阻性負載相同，為0180º，且有+=

7、180º。4.3基本數量關系a.直流輸出電壓平均值b.輸出電流平均值 c.晶閘管電流的平均值 d.負載電流有效值【實踐設備及儀器】序號型 號備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”，以及“電感”等幾個模塊。3DJK03-1 晶閘管觸發電路該掛件包含“單結晶體管觸發電路”模塊。4DJK06 給定及實驗器件該掛件包含“二極管”以及“開關”等幾個模塊。 5D42三相可調電阻6雙蹤示波器自備7萬用表自備實踐內容：【實踐方案設計】（1）單結晶體管觸發電路的調試 將DJK01電源控制屏的電源選擇開關打到“直

8、流調速”側，使輸出線電壓為200V，用兩根導線將200V交流電壓接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“啟動”按鈕，打開DJK03-1電源開關，用雙蹤示波器觀察單結晶體管觸發電路中整流輸出的梯形波電壓、鋸齒波電壓及單結晶體管觸發電路輸出電壓等波形。調節移相電位器RP1，觀察鋸齒波的周期變化及輸出脈沖波形的移相范圍能否在30°170°范圍內移動? （2）單相半波可控整流電路接電阻性負載 觸發電路調試正常后，按電路圖接線。將電阻器調在最大阻值位置，按下“動”按鈕，用示波器觀察負載電壓Ud、晶閘管VT兩端電壓UVT的波形，調節電位器RP1，觀察=30°、60

9、76;、90°、120°、150°時Ud、UVT的波形，并測量直流輸出電壓Ud和電源電壓U2，記錄于下表中。 30° 60° 90° 120° 150°U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）Ud=0.45U2(1+cos)/2 （3）單相半波可控整流電路接電阻電感性負載  將負載電阻R改成電阻電感性負載（由電阻器與平波電抗器Ld串聯而成）。暫不接續流二極管VD1，在不同阻抗角阻抗角 =tg-1(L/R)，保持電感量不變，改變R的電阻值,注意電流不要超過1A情況下，觀察并記

10、錄  =30°、60°、90°、120°時的直流輸出電壓值Ud及UVT的波形。  30° 60° 90° 120° 150°U2Ud（記錄值）Ud/U2Ud（計算值）Ud=0.45U2(1+cos)/2 【實踐過程】（實踐步驟、記錄、數據、分析）按照詳細電路連接，檢查電路無誤后，合上電源，調節滑阻改變的大小，觀察到燈泡隨著調節滑阻時而變暗時而變亮。1、實驗數據記錄表輸入電壓負載組成RLRL+續流二極管Ud(V)0°5555545°494690&#

11、176;32.5230135°7.5092.實驗波形記錄和分析2.1純電阻負載輸出電壓波形圖負載：燈泡（電阻） =0°負載：燈泡（電阻） =45°負載：燈泡（電阻） =90°負載：燈泡（電阻） =135°2.2純電阻負載實驗分析在此試驗中，我們可以看出通過改變觸發角的大小，直流輸出電壓，負載上的輸出電壓波形都發生變化,顯然=180°時，平均電壓=0 由于晶閘管只在電源電壓正半波（0）區間內導通，輸出電壓為極性不變但瞬時值變化的脈動直流，故稱半波整流。單相半波可控整流電路中的輸出電壓與電流的波形相同，由于是電阻負載，電阻對電流沒有阻礙作

12、用，沒有續流的作用，不會產生反向電流，晶閘管的電壓沒有負值。2.3電感負載輸出電壓波形圖負載：電阻+電感 =0°負載：電感 =90°2.4電阻電感性負載實驗分析由于在實際生活中有很多負載是電感性負載，如直流電動機的繞組、電磁離合器的線圈、電磁鐵等，它們既含有電阻又含有電感，且電感量較大。由于電磁感應作用，當通過電感元件L 的電流發生變化時，在電感中產生阻礙電流變化的感應電動勢，將使電流的變化總是滯后于外加電壓的變化。與電阻性負載相比，負載電感的存在，使得晶閘管的導通角增大，在電源電壓由正到負的過零點也不會關斷，輸出電壓出現了負波形，輸出電壓和電流的平均值減?。淮箅姼胸撦d時輸

13、出電壓正負面積趨于相等，輸出電壓平均值趨于零。2.5帶續流二極管的電感負載的輸出電壓波形圖負載：電阻+電感 =0°負載：電感 =45°負載：電感 =90°負載：電感 =135°2.6帶續流二極管的電感負載實驗分析由以上分析可以看出，阻感性負載加續流二極管后，輸出電壓波形與電阻性負載波形相同，續流二極管起到了續流的作用。在電感無窮大時，負載電流為一直線，流過晶閘管和續流二極管的電流波形是矩形波。阻感性負載加續流二極管的單向半波可控整流的+也等于180º?！窘Y論】本次實驗中，經過親自的動手連接電路，并自己對波形圖進行觀察，對單相半波整流電路的概念又有了新的理解。本來只是在書本上看到了理想的波形，但是在實驗中，真正的波形還是和理想